碳纤维蜂窝复合材料应用于无人机的制作
江苏博实科技：碳纤维复合材料蜂窝夹芯材料是由内外两层碳纤维复合材料作为蒙皮材料、蜂窝芯材作为夹芯层而成的多层结构。碳纤维复合材料蜂窝夹芯板不仅继承了复合材料夹芯结构的高比强度和高比刚度，因此可应用于航空、航天、兵器等领域的主承力结构材料，而且具有优异的弯曲刚度和扭转刚度，且具有大跨度下结构稳定性高的优势，特别适用于对重量要求苛刻的飞行器大跨度结构。如飞机机翼主梁结构。复合材料蜂窝夹芯管的结构设计主要是对内外蒙皮的铺层厚度、铺层角度、铺层顺序以及蜂芯高度进行合理的优化。以充分发挥复合材料的性能优势、最大限度地减轻结构质量、提高结构的刚度/质量比。
随着航天航空工业的发展，特别是对本身结构重量要求极为苛刻的卫星、航天器以及无人机的出现，对制造这些飞行器的结构材料提出了越来越高的要求。从而使结构重量与性能之间的矛盾越来越突出。而具有轻质、高强度、高刚度及优异稳定性的复合材料夹芯结构应运而生。
目前高空长航时无人机为了最大限度地减轻机体重量，在结构上采用大量的先进复合材料结构。在20世纪90年代末，美国国家和咨询委员会以及航空航天工程委员会将无人机机体的超轻质、低成本制造技术确定为高空长航时无人机的七项关键技术之一。高空长航时太阳能无人机具有侦察范围广、有效载荷大、机动灵活、运行成本低、很长驻空时间和很强的定点能力等特点，能应用于巡逻侦察、高空检测、通讯传输和挂飞试验等任务。因此，高空长航时太阳能无人机成为各国热衷研制的临近空间飞行器的代表。这种高空长航时无人机非常适用于局部地区和小范围内的作战和侦察活动。由于这种无人机具有很长的飞行时间和很强的定点能力，通常被誉为“大气层人造卫星”。
意大利在欧洲委员会European Commission的资助下，开展了Heliplat太阳能高空长航时无人机的研究。Heliplat无人机以太阳能和燃料电池为能源，设计飞行高度为17~25km，飞行时间为6~9个月。机翼的管状碳纤维/环氧复合材料主梁，是整个机翼最主要的承力部件。应能承受作用于机翼上所有的拉伸、弯曲和扭转载荷。主梁为M55J碳纤维/环氧树脂复合材料蜂窝夹层结构。单层M55J/环氧厚度为0.135mm，密度为1580kg/m3，蜂窝材料为Korex或Nomex蜂窝。
博实曾为某JG单位定制一批碳纤维靶机，该机体主要由碳纤维、环氧树脂、芳纶纤维构成。机翼主梁为整个机翼结构的主要承力部件为碳纤维蜂窝夹芯结构。表面蒙皮为碳纤维复合材料，并用芳纶纤维进行增强。主梁的端部和根部较厚。以吸收飞行过程产生的持续弯曲扰动。翼肋同样采用碳纤维/环氧复合材料制成。成型工艺为热压罐成型，固化温度120℃，成型压力为0.3MPa。从受力角度分析，主梁主要承载剪切、弯曲以及扭转变形；蒙皮主要起传递载荷的作用；翼肋主要起保持机翼气动外形的作用，并把载荷传递到主梁上，目前该靶机已正式投入量产。
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阅读延伸：《碳纤维复合材料在防空导弹贮运发射箱上的应用》